JPH02174410A - 電子ボリューム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体の電子ボリューム装置に関し、特に複
写機におけるバイアスコントロール、原稿濃度自動調整
装置あるいはＤＣサーボモータのフィードバック制御の
ための調整器として使用できるボリューム装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来より、無線機の音量ボリュームや複写機のバイアス
コントロール、原稿濃度自動調整装置等では、電子ボリ
ューム機能が偉えられている。

これらの複写機および制御機器等のシステムでは、外部
事象の変化やマシンのバラツキによりシステムの設定変
更が必要であり、また工場出荷時には調整要素が増大す
るため、マニュアルによる調整は困難となっている。し
かし、このボリューム機能を電子化するためには、高価
なシステムとなってしまう。

電子ボリューム機能は、基準電源に対して８ビツトのＤ
／Ａコンバータあるいはアッテネータを接続し、予め認
識された基準電圧、例えば＋４Ｖ。

＋１２ｖ等の電圧値を基準としてそれらの値を調整して
いる。従って、基準電源が基準の電圧を正確に出力する
ように調整する必要があった。また。

フィードバック制御の場合には、別個にＡ／Ｄコンバー
タを用いてフィードバック量を決定しており、その量の
調整はＣＰＵにより管理されている。

なお、従来の電子ボリューム装Ｗ１（電子式調節１）と
しては、例えば、（社）電子通信学会１ａＦｆ＆子通信
ハンドブックＪｌ　５４．３．３０（株）オーム社発行
。

ｐｐ、１８６９〜１８７０に記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述のような従来の装置では、基準とな
るべき事象もバラツキがあるため、調整に関して、調整
するための調整が必要となる。

さらに、ＣＰＵがこれらを調整するためのプロセスを管
理する場合、１つの調整に１つのジョブしか起動させる
ことができないので、ターンアラウンドタイム、つまり
ユーザから調整の要求およびデータを受けてからその結
果を出力するまでの時間が極めて長くなっていた。また
、Ｄ／Ａコンバータのアッテネータ等に対しても、ゲイ
ン調整に限界があるため、高精度の調整は不可能であっ
た。

本発明の目的は、このような従来の課題を解決し、高速
、高精度な調整が可能な電子ボリューム装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決しようとする課題〕

上記目的を達成するため１本発明の電子ボリューム装置
は、制御対象の入力量および基準電源電圧を含む状態量
を調整した値を出力するパルス幅変調信号発生回路と、
該パルス幅変調信号発生回路の出力側に接続された低域
通過ろ波器と、該低域通過ろ波器の出力をＡ／Ｄ変換し
て出力に供給するコンバータと、制御対象の入力量およ
び基準電源電圧を含む状態量を切替接続してラッチ回路
にラッチするマルチプレクサと、該ラッチ回路のデータ
をＣＰＵに通知することにより、ＣＰＵからの目標値を
セットする目標値レジスタと、該目標値と上記ラッチ回
路の値とを比較し、両者の増減分を上記パルス幅変調信
号発生回路にフィードバックする比較器とを具備するこ
とに特徴がある。

〔作　　用〕

本発明においては、マルチプレクサ内に２電源を具備す
るとともに、ＰＷＭ信号発生回路のハイレベルとなる基
準電源と制御対象物の入力量とを含む種々の状態量をラ
ッチ回路にラッチして、ＣＰＵにそのラッチデータを通
知する。ＣＰＵからの目標値を、目標値レジスタにセッ
トする。ラッチデータをＰＷＭ信号発生回路の分母にな
るレジスタに、また目標値をＰＷＭ信号発生回路の分子
となるレジスタに、それぞれ転送してセットする。

これにより発生するＰＷＭ信号発生回路からの出力を端
子から得ることにより、自動調整が可能となる。タイマ
からラッチデータを一定周期でサンプリングすることに
より、出力端子の電圧が変化する場合には、比較器から
の増減分をＰＷＭ信号発生回路にフィードバックするこ
とにより、自動的にデクリメントまたはインクリメント
を繰り返して、最終目標値が出力されるように調整され
る。

このようにして、高精度で高速にボリューム機能を自動
調整することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を、図面により詳細に説明する。

第１図は１本発明の一実施例を示す電子ボリューム装置
のブロック図である。

第１図において、１は制御調整される設定値がｄｕｔｙ
まで設定が可能なＰＷＭ信号発生回路、２はＰＷＭ信号
発生回路３のｄｕｔｙ比のレジスタの増減分を制御する
回路、４はＰＷＭ出力のハイレベルとなる基準電源、５
はＰＷＭ信号発生回路３の出力が通過する低域通過ろ波
器、６はＡＤ変換器をコントロールして、一定周期で出
力波形をサンプリングするためのタイマ、７は８ビツト
のＡ／Ｄ変換器、８はＡＤ変換後のデータをラッチする
ラッチ回路、９は比較器で制御調整したい設定値を比較
する比較器、１０は制御対象、１１はマルチプレクサ、
１２は基準電圧値およびラッチされた入力量データをＣ
ＰＵに出力する回路、１３はＡ／Ｄ変換出力端子である
。

ラッチ回路８にラッチされるデータは、制御調整対象と
なる入力量と、基準電圧Ｖ□、である。

これらのデータがラッチされる経路としては、制御対象
１０からの入力量が低域通過ろ波Ｄ　５　、マルチプレ
クサ１１およびＡ／Ｄ変換器７を経由してラッチ回路８
にラッチされ、また基準電圧がマルチプレクサ１１、Ａ
／Ｄ変換器７を経由してラッチ回路８にラッチされる。

第２図は、第１図の電子ボリューム装置の一連の動作フ
ローチャートである。

最初は、次の条件を満足するように設定する場合につい
て、動作を述べる。ここで、　ｖ　ｒ　ｓ　ｔは基準電
源電圧、■。ｕｔはＡ／Ｄ変換器７の出力端子電圧、ｖ
ｏＤはマルチプレクサ内の高電位側のシステム電源電圧
である。

Ｖｒａｆ＜Ｖｏｕｔ≦Ｖａｎ（システム電源）・・・・
（１）先ず、未知の基準電源を設定調整するため、基準
電源電圧Ｖ　ｒ　４　ｆを経路４−　ａを経てマルチプ
レクサ１１に入力しくステップ１０１）、さらにＡ／Ｄ
変換器７によりディジタル変換した後（ステップ１０２
）、データラッチ回路８に格納する（ステップ１０３）
。このようにして、ラッチされた基準電圧Ｖｒ、、は、
初期状態としてラッチされて。

ＣＰＵにより経路８−ｂを経て比較器９に読み込まれる
（ステップ１０４）。次に、目標値レジスタ１に基準電
圧の目標値を設定しくステップ１０５）。

比較器９でラッチされた基準電圧Ｖｒ、、と比較する。

その結果、ボリューム機能として基準電圧Ｖ□、がｖＤ
Ｄより低く、従ってＡ／Ｄ変換器７の出力１３の電圧Ｖ
。ｕｔを基準電圧Ｖｒ、、より高く調整したい場合には
、ＣＰＵは目標値レジスタ１に高い値のデータを書き込
んだ後（ステップ１０６）、ＰＷＭ発生回路３の出力レ
ベルをハイ、またはローの機能にすることにより、マル
チプレクサ１１内のトランジスタＴｒＺ側の電圧ＶＤＤ
に切り替えて（ステップ１０７）、経路８−ｂに切り替
える。

次に、先にラッチされた基準電圧を、経路８−ａを経て
ＰＷＭ発生回路３のＨｉｇｈ　　Ｄｕｔｙ　　Ｒｒｇｉ
ｓｔｅｒ　（高密度レジスタ）にリストアする（ステッ
プ１０８）。この時のＰＷＭ発生回路３の周期カウンタ
レジスタは、レジスタの持つビット長分のＭＡＸ値を示
す、すなわち、高密度レジスタが７ビツトであるとする
と、周期カウンタレジスタは（２？−１）の値となる。

ここでは、説明を簡単にするために、高密度レジスタが
８ビツト長であるとすると２５５の値となる。また、Ａ
／Ｄ変換器７を８ビツトの変換器とする。基ｉ１！ｆｆ
ｉ圧が高密度レジスタにリストアされた時点で、ＰＷＭ
機能が起動し、Ａ／Ｄ変換出力端子１３には基準電圧Ｖ
、□のレベルが出力される（ステップ１０９）。

この時、基準電圧ｖｒ□を４ｖとすると、出力端子１３
には次の値が出力される。

なお、２０４の値は、基準電圧ｖ０．のＡ／Ｄ変換値の
デシマル値である。もし、目標値レジスタ１の内容を４
．５ｖとする時には、　ＣＰＵは目標値レジスタ１に対
してＥ５（Ｈ）を書き込むことになる。

次に、ＡＤ変換器７はタイマ６により制御され、再び低
域通過ろ波器５より出力されるＤＣレベルデータを変換
することにより、変換されたデータをラッチ回路８にラ
ッチする。その後、ラッチされたデータと目標値レジス
タ１の値とを比較器９により比較しくステップ１１０）
、もし一致しなければ、ＰＷＭ発生回路３の高密度レジ
スタを１だけインクリメントすることにより、ＰＷＭ発
生回路３の出力波形のデユーティ比を変化させて（ステ
ップ１０８）、低域通過ろ波器５から出力するＤＣレベ
ルを上昇させる（ステップ１０９）。第２図のステップ
１０８〜１１０のループ動作を繰り返して行い、データ
ラッチがＥ５（Ｈ）（つまり、目標値４．５ｖデータ）
になるまで行って、装置が自動で調整する（ステップ１
１０）。

次に、比較結果が一致して、自動調整が終了した後（ス
テップ１１１）、タイマ６により一定時間置きに基準電
圧をサンプリングする（ステップ１１２）。この時、初
期データとして持っている基準電圧値（目標値レジスタ
１の値）とデータラッチ８の値がくずれた場合（ステッ
プ１１３）、装置はデータ変換の必要性をＣＰｔＪに通
知する。これにより、ＣＰＵはデータ変換の必要性を判
断しくステップ１１４）、必要であれば、最初に戻って
、目標値レジスタ１に目標値を再設定する（ステップ１
０４，１０５）。

第３図は、第１図におけるＰＷＭ信号発生回路の内部構
成図であり、第４図は第１図におけるマルチプレクサの
内部構成図であり、第５図はＰＷＭ信号発生回路の出力
波形のデユーティ比の説明図である。

ＰＷＭｍ号発生回路３は、第３図に示すように。

データラッチ回路８から送られてきたデータまたはＣＰ
Ｕから送られてきたデータを、それぞれマルチプレクサ
３１を介してセットするｎビット高密度カウンタレジス
タ（ｎ　ｂｉｔ　　Ｈｉｇｈ　　ＤｕｔｙＵｐ　　Ｄｏ
ｗｎ　　Ｃｏｕｎｔｅｒ　　Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）　３４
と、データラッチ回路８またはＣＰＵからビット長デー
タが送られてきたとき、マルチプレクサ３２を介して（
２”−１）をセットするｎビットプリセット周期カウン
タレジスタ（ｎｂｉｔ　　Ｐ　ｒｅｓｅｔａｂｌｅ　　
ＣｙｃｌｅＣｏｕｎｔｅｒ　　Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）　３
３と、レジスタ３３゜３４の比をセットするコンベアレ
ジスタ３５と、出力コントロール３６と、比較器９から
の増減分を入力して１両レジスタ３３，３４の値をイン
クリメントまたはデクリメントするクロックコントロー
ル３８と、ＣＰＵコントロールから送られてきたデータ
をセットし、ハイレベルかローレベルのいずれか一方を
′１′にして出力するレベルレジスタ３７とから構成さ
れる。

マルチプレクサ１１は、第４図に示すように、ＰＷＭ信
号発生回路３からのデータ出力をそれぞれ入力し、同じ
くハイレベルかローレベル出力を入力するＮＡＮＤゲー
ト４１，４２と、ＮＡＮＤゲート４１がＯＮＬ、た時、
システム電源電圧ｖｏ。

を出力するためのトランジスタＴｒ２と、ＮＡＮＤゲー
ト４２がＯＮＬ、た時、基準電圧Ｖ□、を出力するため
のトランジスタＴｒｉと、ＴｒｉとともにＣＭＯＳゲー
トを形成しているトランジスタＴｒ３と、　ＰＷＭ信号
発生回路３がらの出力波形のＰＷＭ（パルス幅変調）の
周期を決定する抵抗ＲおよびコンデンサＣとから構成さ
れ、出力端子がらは電圧Ｖ　ｏ　ｕ　ｔが送出される。

マルチプレクサ１１では、第５図に示すように、ＰＷＭ
波形出力を抵抗ＲとコンデンサＣの値を適切に選択する
とともに、ＰＷＭの周期を選択することにより、Ｄ／Ａ
変換器として機能させる。すなわち、デユーティ比ｂ　
／　ａのときには、出力電圧ｖ。ｕｔを（ｂ／ａ）ＸＶ
□１の値にすることにより。

Ｄ／Ａ変換動作を行う。

次に、第１図〜第５図により、装置における第２の作用
を詳述する。

システムの条件を、下記のように設定する場合について
述べる。

ＶａＤ（システム電源）＞Ｖｒ＊ｆ＞Ｖｏｕｔ”（４）
このシステムは、未知の基準電源Ｘ　（Ｖ）から制御対
象物に対してｙ（ｖ）に調整し、基準電源Ｘ（Ｖ）が変
化しても、それに伴って随時Ｙ　（Ｖ）を調整すること
ができる。

先ず、システムが電子ボリューム装置を起動することに
より、この電子ボリューム装置は全てイニシャライズさ
れる。そして、ＣＰＵは基準電源Ｘ（Ｖ）を認識するた
めに、第１図に示すマルチプレクサ１１の４−ａ経路を
選択する。この時の基準電源Ｘ（Ｖ）のゲインＯｄＢの
値がＡ／Ｄ変換器７に入力されると、Ａ／Ｄ変換器７は
基準電源レベルをディジタル値に変換し、データラッチ
回路８に転送する。電子ボリューム装置は、ここでこの
データを初期値の内部データとして保持する（基準電圧
値データラッチ）。

次に、ＣＰＵは、Ａ／Ｄ変換されたデータよりＹ（Ｖ）
の電圧値を算出して、この算出データ値を目標値レジス
タ１に書き込む、ここで、基準電圧Ｘ　（Ｖ）を４ｖと
し、対象電圧Ｙ　（Ｖ）を２ｖとする。

基準電圧→４ｖ　　データ、ＣＣ（Ｈ）対象電圧→２ｖ
　　データ、　６６　（Ｅ（）・・・・・・・・　（５
） 基準電圧４ｖのデータＣＧ（Ｈ）は、基準電圧データラ
ッチ８からＰＷＭ信号発生回路３の周期しジスタ３３に
転送され、また対象電圧データ６６（Ｈ）は、ＣＰＵか
らＰＷＭ信号発生回路３の高密度レジスタ３４に転送さ
れる。その後、ＣＰＵによりローレベル＝１、ハイレベ
ル＝Ｏを出力することにより、マルチプレクサ１１のト
ランジスタＴｒｉ、Ｔｒ３を有効にし、またマルチプレ
クサ１１を経路４−ｂに切替えて、ＰＷＭ波形を出力し
、この出力波形を低域通過ろ波器５に入力する。

すなわち、ＰＷＭ信号発生回路３のコンベアレジスタ３
５では、周期レジスタ３３と高密度レジスタ３４の値の
比をとり、６６　／’ＣＣのＰＷＭとして出力すると、
このＰＷＭの値が低域通過ろ波器５を経由してマルチプ
レクサ１１に入力し、６６／ＣＧに基準電圧Ｖ　ｒ　４
　ｆ　を乗じた値をＤ／Ａ変換して電圧Ｖ。ｕｔとする
。

この場合には、８ビツト長のＰＷＭを使用すると、約２
８ｄＢのゲイン調整が可能となる。

次に、この電子ボリューム装置の特徴的動作として、経
路４−ａを経由した基準電圧ｖ１□がタイマ６により一
定周期でサンプリングされることにより、基準電圧Ｘ（
Ｖ）がＣ４（Ｈ）に変化した場合には、下記のようにな
って条件がくずれる。

・　・　・　・　・　・　・　・　・　・　・　（７）
そこで、この電子ボリューム装置では、初期データ条件
の不一致を認識して、比較器９からの増減分を入力し、
ＰＷＭ３の高密度レジスタ３４をデクリメントし、　ｖ
Ｏｕｔ出力が２ｖの値になるまで、高密度レジスタ３４
の値を変化させる。最終的に下記の値になるまで、この
動作が続けられる。

この一連の動作フローによって、高精度かつ高速のイン
テリジェントなボリューム装置を実現することができる
。

このように、本実施例の電子ボリューム装置では、２電
源を具備するとともに、ＰＷＭ発生器と低域通過ろ波器
とＡ／Ｄ変換器とを備えて、未知の基準電源より外部の
制御を行うことができるので、高速かつ高精度で自動調
整が可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、未知の基準電源
電圧をマルチプレクサを経由してＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵ
にセットされた目標値と比較した後、比較器からの増減
値によりＰＷＭのデユーティを変化させて出力する動作
を繰り返し行うことができるので、電子ボリューム装置
の入力量や基準電源電圧を高速かつ高精度に調整するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電子ボリューム装置の
ブロック図、第２図は第１図における動作フローチャー
ト、第３図は第１図におけるＰＷＭ（パルス幅変調回路
）の構成図、第４図は第１図におけるマルチプレクサの
構成図、第５図は第１図におけるマルチプレクサのＤ／
Ａ変換動作の説明図である。 １：目標値レジスタ、２　：　ＰＷＭ信号発生回路のデ
ユーティ比のレジスタの増減分を制御する回路、３はデ
ユーティ比を設定可能なＰＷＭ信号発生回路、４：基準
電圧ｖ　ｒ　ａ　ｔ、５：低域通過ろ波器、６：タイマ
、７　：　Ａ／Ｄ変換器、８：データラッチ回路、９：
比較器、１０：制御対象物、１１：マルチプレクサ、１
２：ＣＰＵへの連絡用レジスタ、１３：Ａ／Ｄ変換器出
力端子、３１，３２：マルチプレクサ、３３：周期カウ
ンタレジスタ、３４：高密度アップダウンカウンタレジ
スタ、３５：コンベアレジスタ、３６：出力コントロー
ルレジスタ、３７：レベルレジスタ、３８：クロックコ
ントロール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御対象の入力量および基準電源電圧を含む状態
   量を調整した値を出力するパルス幅変調信号発生回路と
   、該パルス幅変調信号発生回路の出力側に接続された低
   域通過ろ波器と、該低域通過ろ波器の出力をＡ／Ｄ変換
   して出力に供給するコンバータと、制御対象の入力量お
   よび基準電源電圧を含む状態量を切替接続してラッチ回
   路にラッチするマルチプレクサと、該ラッチ回路のデー
   タをＣＰＵに通知することにより、ＣＰＵからの目標値
   をセットする目標値レジスタと、該目標値と上記ラッチ
   回路の値とを比較し、両者の増減分を上記パルス幅変調
   信号発生回路にフィードバックする比較器とを具備する
   ことを特徴とする電子ボリューム装置。